Rangkuman Mekanika Tanah 1

Download Rangkuman Mekanika Tanah 1

Post on 19-Oct-2015

10 views

Category:

Documents

5 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

<p>Nama: Dedy YuandaNPM: 120511316Ruangan: Jln. Kereta ApiMata Kuliah: Mekanika Tanah 2</p> <p>1. Tanah Dan Batuan 1.1 Siklus Batuan dan Asal Usul Tanah Tanah berasal dari pelapukan batuan dengan bantuan organisme, membentuk tubuh unik yang menutupi batuan. Proses pembentukan tanah dikenal sebagai pedogenesis. Proses yang unik ini membentuk tanah sebagai tubuh alam yang terdiri atas lapisan-lapisan atau disebut sebagai horizon tanah. Berdasarkan asal-usulnya, batuan dapat dibagi menjadi tiga tipe dasar yaitu: batuan beku, batuan sedimen, dan batuan metamorf. Batuan beku Batuan ini terbentuk dari magma mendingin. Magma batu mencair jauh di dalam bumi. Magma di kerak bumi disebut lava. Batuan sedimen dibentuk sebagai didorong bersama-sama atau disemen oleh berat air dan lapisan-lapisan sedimen di atasnya. Proses penyelesaian ke lapisan bawah terjadi selama ribuan tahun. Batuan metamorf adalah batuan yang berasal dari batuan yang sudah ada, seperti batuan beku atau batuan sedimen, kemudian mengalami perubahan fisik dan kimia sehingga berbeda sifat dengan sifat batuan induk (asal)nya. Perubahan fisik meliputi penghancuran butir-butir batuan, bertambah besarnya butir-butir mineral penyusun batuan, pemipihan butir-butir mineral penyusun batuan, dan sebagainya. Perubahan kimia berkaitan dengan munculnya mineral baru sebagai akibat rekristalisasi atau karena adanya tambahan/pengurangan senyawa kimia tertentu. Faktor penyebab dari proses malihan (proses metamorfosis) adalah adanya perubahan kondisi tekanan yang tinggi, suhu yang tinggi atau karena sirkulasi cairan. Tekanan dapat berasal dari gaya beban atau berat batuan yang menindis atau dari gerak-gerak tektonik lempeng kerak bumi di saat terjadi pembentukan pegunungan. Kenaikan suhu dapat terjadi karena adanya intrusi magma, cairan atau gas magma yang menyusup ke kerak bumi lewat retakan-retakan pemanasan lokal akibat gesekan kerak bumi atau kenaikan suhu yang berkaitan dengan Gradien geothermis (kenaikan temperature sebagai akibat letaknya yang makin ke dalam). Dalam proses ini terjadi kristalisasi kembali (rekristalisasi) dengan dibarengi kenaikan intensitas dan juga perubahan unsur kimia. </p> <p>1.2 Partikel Tanah Ukuran dari pertikel tanah adalah sangat beragam dengan variasi yang cukup besar. Tanah umumnya dapat disebut sebagai kerikil, pasir, lanau, lempung, tergantung pada ukuran partikel yang paling dominan pada tanah tersebut. Untuk menerangkan tentang tanah berdasarkan ukurang-ukuran partikelnya, beberapa organisasi telah mengembangkan batasan-batasan ukuran jenis tanah yang telah dikembangkan MIT (Massachussetts Instute of Tecnology), USDA (U.S. Departement of agriculture), AASHTO (America Association of State Highway and Transportation Officials) dan oleh U.S Army Corps of Engineers dan U.S. Bureau of Reclamation yang kemudian menghasilkan apa yang disebut sebagai USCS (Unified Soil Classification System) </p> <p>Kerikil adalah kepingan-kepingan dari batuan yang kadang-kadang juga mengandung partikel-partikel mineral quartz, feldspar, dan mineral-mineral lain. Pasir adalah besar terdiri dari mineral quartz dan feldspar. Butiran dari mineral yang lain mungkin juga masih ada pada golongan ini. Lanau sebagian besar merupakan fraksi mikroskopis dari tanah yang terdiri dari butiran-butiran quartz yang sangat halus, dan sejumlah partikel berbentuk lempengan-lempengan pipih yang merupakan pecahan dari mineral-mineral mika. Lempung sebagian besar terdiri dari partikel mikroskopis dan submikroskopis yang berbentuk lempengan-lempengan pipih dan merupakan partikel-partikel dari mika, mineral-mineral lempung, dan mineral-mineral yang sangat halus lain. </p> <p>1.3 Berat Spesifik Harga berat spesifik dari butiran tanah (bagian padat) sering dibutuhakan dalam bermacam-macam keperluan perhitungan dalam mekanika tanah. Harga-harga itu dapat ditentukan secara akurat di laboratorium. Sebagian besar dari mineral-mineral tersebut mempunyai berat spesifik berkisar antara 2,6 sampai denagn 2,9. Berat spesifik dari bagian padat tanah pasir yang berwarna terang, umumnya sebagian besar terdiri dari quartz, dapat diperkirakan sebesar 2,65, untuk tanah berlempung atau berlanau, harga tersebut berkisar antara 2,6 sampai 2,9. </p> <p>1.4 Analisis Mekanis dari Tanah Analisis mekanis dari tanah adalah penentuan variasi ukuran-ukuran partikel-partikel yang ada pada tanah. Variasi tersebut dinyatakan dalam persentase dari berat kering total. Ada dua cara yang umum digunakan untuk mendapat distribusi ukuran partikel-partikel tanah, yaitu: analisisi ayakan (untuk ukuran partikel-partikel berdiameter lebih besar dari 0,075mm), dan analisis hidrometer (untuk ukuran pertikel-pertikel berdiameter lebih kecil 0,075mm. Hasil dari analisis mekanik (analisis ayakan dan hidrometer) umumnya digambarkan dalam kertas semilogaritmik yang dikenal sebagai kurva distribusi ukuran butiran. Diameter partikel digambarkan dalam skala logaritmik, dan persentase dari butiran yang lolos ayakan digambarkan dalam skala hitung biasa. </p> <p>2. Komposisi Tanah 2.1 Hubungan Volume-Berat Untuk membuat hubungan volume-berat agregat tanah, tiga fase (yaitu: butiraan padat, air, dan udara) dipisahkan. Jadi, contoh tanah yang diselidiki dapat dinyatakan sebagai: V = Vs + Vv = Vs + Vw + Va Dimana: Vs = volume butiran padat Vv = volume pori Vw = volume air di dalam pori Va = volume udara dalam pori Apabila udara dianggap tidak mempunyai berat, maka total dari conoh tanah dapat dinyatakan sebagai: W = Ws + Ww Dimana: Ws = berat butiran padat Ww = berat air Hubungan volume yang umum dipakai untuk elemen tanah adalah angka pori, porositas, dan derajat kejenuhan. Angka pori didefinisikan sebagai perbandinagan antara volume pori dan volume butiran padat. keterangan-keterangan: = angka pori n = porositas S = drajat kejenuhan. Umumnya, drajat kejenuhan dinyatakan dalam persen. Istilah-istilah yang umum dipakai untuk hubunagn berat adalah kadar air dan berat volume. Definisi dari istilah-istilah tersebut adalah sebagai berikut: Kadar air (w) yang juga disebut sebagi water content didefinisikan sebagi perbandingan antara berat jenis dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki. kadang-kadang memang perlu untuk mengetahui berat kering per satuan volume tanah. Perbandinagan tersebut dinamakan berat volume kering. Jadi, d = dBerat volume dinyatakan dalam satuan inggris sebagai: pound per kaki kubik (1b/ft3). Dalam SI, satuan yang digunakan adalah newton per meter kubik (N/m3). Dimana: = kerapatan tanah (kg/m3) = kerapatan tanah kering (kg/m3) m = massa tanah total yang di test (kg) ms = massa butiran padat dari tanah yang ditest (kg) Satuan dari volume total, V, adalah m3. Berat volume tanah dalam satuan N/m3 dapat diperoleh dari kerapatan yang mempunyai satuan kg/m3 sebagai berikut: = . g = 9,81 dan = .g = 9.81 m/detik2 </p> <p>2. 2.2 Hubungan Antara Berat Volume, Angka Pori, Kadar Air, dan Berat Spesifik Untuk mendapatkan hubungan antara berat volume, angka pori, dan kadar air, perhatikan suatu elemen tanah dimana volume butiran padatnya adalah satu. Karena volume dari butiran padat adalah 1, maka volume dari pori adalah sama dengan angka pori. Berat dari butiran padat dan air dapat dinyatakan sebagai: Ws = Gs dan Ww = wWs = w Gs Dimana: Gs = berat spesifik butiran padat w = kadar air = berat volume air Dasar sistem Inggris, berat volume air adalah 62,4 1b/ft3; dalam SI, berat volume air adalah 98,1 kN/m3. Dengan menggunakan definisi berat volume dan berat volume kering, kita dapat menuliskan: Karena berat air dalam elemen yang ditinjau adalah wGs , volume yang ditempati air adalah: Maka dari itu, berat kejenuhan adala: Atau Se = wGs Apabila contoh tanah adalah jenuh air yaitu ruang pori terisi penuh oleh air, berat volume tanah yang jenuh dapat ditentukan dengan cara yang sama seperti diatas, yaitu: Dimana: sat = berat volume tanah yang tak jenuh air </p> <p>2.3. Hubungan Antara Berat Volume, Porositas dan Kadar Air Hubungan antara berat volume, porositas, dan kadar air dapat dikembangkan dengan cara yang sama dengan cara yang sebelum-sebelumnya. Jika V adalah sam dengan 1, maka Vv adalah sama dengan n. Sehingga, Vs = 1- n. Berat butiran padat (Ws) dan berat air (Ww) dapat dinyatakan sebagai berikut: Ws = Gs (1 n) Ww = wWs = wGs (1 n) Jadi, berat volume kering sama dengan: Berat volume tanah sama dengan: Kadar air dari tanah yang jenuh air dapat dinyatakan sebagai: </p> <p>2.4 Kerapatan Relatif Istilah kerapatan relatif umumnya dipakai untuk menunjukkan tingkat kerapatan dari tanah berbutir dilapangan. Kerapatan relatif didefinisikan sebagai: Dimana: Dr = kerapatan relatif = angka pori tanah dilapangan maks = angka pori tanah dalam keadaan paling lepas min = angka pori tanah dalam keadaan paling padat Harga kerapatan relatif bervariasi dari harga terndah = 0 untuk tanah yang sangat epas, sampai harga tertinggi = 1 untuk tanah yang sangat padat. </p> <p>2.5 Konsistensi Tanah Apabila tanah berbutir halus mengandung mineral lempung, maka tanah tersebut dapat diremas-remas tanpa menimbulkan retakan. Sifat kohesi ini disebabkan karena adanya air yang terserap di sekeliling permukaan dari pertikel lempung. Bilamana kadar airnya sangat tinggi, campuran tanah dan air akan menjadi sangat lembek seperti cairan. Oleh karena itu, atas dasar air yang dikandung tanah, tanah dapat dipisahkan dalam empat keadaan dasar, yaitu: padat, semi padat, plastis dan cair. Kadar air dinyatakan dalam persen, dimana terjadi transisi dari keadaan padat ke dalam keadaan semi padat didefinisikan sebagai batas susut. Kadar air dimana transisi dari keadaan semi padat ke dalam keadaan plastis terjadi dinamakan batas plastis, dan dari keadaan plastis ke keadaan cair dinamakan batas cair. Batas-batas ini dikenal juga sebgai batas-batas atterberg. </p> <p>2.6 Aktivitas Karena sifat plastik dari suatu tanah adalah disebabkan oleh air yang terserap disekililing permukaan partikel lempung, maka dapat diharapkan bahwa tipe dan jumlah mineral lempung yang dikandung di dalam suatu tanah akan mempengaruhi suatu batas plastis dan batas cair tanah yang bersangkutan. Hubunagan antara PI dengan fraksi berukuran lempung untuk tiap-tiap tanah mempunyai garis yang berbeda-berbeda. Keadaan ini disebabkan karena tipe dari mineral lempung yang dikandung oleh tiap-tiap tanah berbeda. Atas dasar hasil studi tersebut, skempton mendefinisikan suatu besaran yang dinamakan aktifitas yang merupakan kemiringan dari garis yang menyatakan hubungan antara PI dan persen butiran yang lolos ayakan 2, atau dapat pula dituliskan sebagai berikut: Dimana: A = aktivitas Aktivitas digunakan sebagi indeks untuk mengidentifikasikan kemampuan mengembang dari suatu tanah lempung. Harga dari aktivitas untuk berbagai mineral lempung diberikan dalam tabel dibawah ini. Mineralaktivitas</p> <p>Smeetites 1-7</p> <p>Illite 0,5-1</p> <p>kaolinite 0,5</p> <p>Halloysite (2H20) 0,5</p> <p>Halloysite (4H20) 0,1</p> <p>Attapulgite 0,5-1,2</p> <p>Allophane 0,5-1,2</p> <p>Seed, Woodward, dan Lundgren mempelajari sifat plastis dari beberapa macam tanah yang dibuat sendiri dengan cara mencampur pasir dan lempung dengan persentase yang berbeda. Mereka menyimpulkan bahwa walupun hubungan antara indeks plastis dan persentase butiran yang lebih kecil dari 2 adalah merupakan garis lurus, seperti diteliti skempton, tetapi garis-garis tidak selalu melalui pusat sumbu. Oleh karena itu, aktifitas dapat didefinisikan sebagai beikut: </p> <p>Dimana C adalah konstanta dari tanah yang dtinjau. Untuk hasil percobaan yang dilakukan, C = 9 Studi lanjutan dari Seed, Woodward, dan Lundgren menunjukkan bahwa hubungan antara indeks plastisitas dan persentase dari fraksi berukuran lempung didalam tanah dapat diwakili oleh dua garis lurus. Untuk tanah yang mengandung fraksi berukuran lempung lebih besar dari 40%, garis lurus tersebut akan melalui pusat sumbu apabila diproyeksi kembali. </p> <p>2.7 Struktur Tanah Struktur tanah didefinisikan sebagai susunan geometrik butiran tanah. Diantara fakto-faktor yang mempengaruhi struktur tanah adalah bentuk, ukuran, dan komposisi mineral dari butiran tanah serta sifat dan komposisi dari air tanah. Secara umum, tanah dapat dimasukkan ke dalam dua kelompok yaitu: tanah tak berkohesi dan tanah kohesif. Struktur tanah untuk tiap-tiap kelompok akan diterangkan dibawah ini. Struktur tanah tak berkohesi pada umumnya dapat dibagi dalam dua katagori pokok: struktur butir tunggal dan struktur sarang lebah. Pada struktur butir tunggal, butiran tanah berada dalam posisi stabil dan tiap-tiap butir bersentuahan satu terhadap yang lain. Bentuk dan pembagian ukuran butiran tanah serta kedudukannya mempengaruhi sifat kepadatan tanah. Untuk suatu susunan dalam keadaan yang sangat lepas, angka pori adalah 0,91. Tetapi, angka pori berkurang menjadi 0,35 bilamana butiran bulat dengan ukuran sama tersebut diatur sedemikian rupa hinga susunan menjadi sangat padat. Keadaan tanah asli berbeda dengan model diatas karena butiran tanh asli tidak mempunyai bentuk dan ukuran yang sama. Pada tanah asli, butiran dengan ukuran terkecil menempati rongga diantara butiran besar. Keadaan ini menunnjukan kecenderungan terhadap pengurangan anka pori tanah. Tetapi, ketidakrataan bentuk butiran pada umumnya menyebabkan adanya kecenderungan terhadap penambahan angka pori dari tanah. Sebagai akibat dari dua faktor tersebut di atas, maka angka pori tanah asli kira-kira masuk dalam rentang yang sama seperti angka pori yang didapat dari model tanah dimana bentuk dan ukuran butiran adalah sama. Pada struktur sarang lebah, pasir halus dan lanau membantu lengkung-lengkungan kecil hingga merupakan rantai butiran. Tanah yang mempunyai struktur sarang lebah mempunyai angka pori besar dan biasanya dapat mamikul beban statis yang tak begitu besar. Tetapi, apabila stuktur tersebut dikenai beban berat atau apabila dikenai beban getar, struktur tanah akan rusak dan menyebabkan penurunan yang besar. </p> <p>2.3 Klasifikasi Tanah Sistem klasifikasi tanah adalah suatu sistem pengaturan beberapa jenis tanah yang berbeda-beda tapi mempunyai sifat yang serupa kedalam kelompok-kelompok dan subkelompok-kelompok berdasarkan pemakaian-pemakaiannya. Sebagian besar sistem klasifikasi tanah yang telah dikembangkan untuk tujuan rekayasa didasarkan pada sifat-sifat indeks tanah yang sederhana seperti distribusi ukuran dan plastisitas.</p> <p>2.3.1 Klasifikasi Berdasarkan Tekstur Dalam arti umum, yang dimaksud dengan tekstur tanah adalah keadaan permukaan tanah yang bersangkutan. Tekstur tanah dipengaruhi oleh ukuran tiap-tiap butir yang ada didalam tanah. Pada umumnya tanah asli merupakan campuran dari butir-butir yang mempunyai ukuran yang berbeda-beda. Dalam sistem klasifikasi tanah berdasarkan tekstur , tanah diberi nama atas dasar komponen utama yang dikandungnya , misalnya lempung berpasir, lempung berlanau dan seterusnya. </p> <p>2.3.2 Klasifikasi Berdasarkan Pemakaian Klasifikasi berdasarkan tekstur adalah relatif sederhana karena ia hanya didasarkan distribusi ukuran tanah saja. Dalam kenyataannya , jumlah dan jenis dari mineral le...</p>